非均勻介質(zhì)中的電磁感應(yīng)和低頻電磁傳播問題研究.pdf

1、隨著越來越多的油田進(jìn)入中后期開發(fā)，為了探測(cè)出更為隱蔽的油氣層，鉆井和測(cè)井技術(shù)得到了快速的發(fā)展，隨之也出現(xiàn)了一些新的挑戰(zhàn)，如大斜度井、水平井的感應(yīng)測(cè)井響應(yīng)特征分析，各向異性的影響和各向異性層電阻率的測(cè)量，新型測(cè)井儀器的評(píng)估和設(shè)計(jì)等。事實(shí)表明通過非均勻介質(zhì)中場(chǎng)的仿真和測(cè)井實(shí)驗(yàn)的研究能為這些問題的解決提供有效的途徑。 本文的工作正是基于上述背景而開展的，研究?jī)?nèi)容不僅包括非均勻介質(zhì)中電磁感應(yīng)和電磁波傳播測(cè)井問題的正演和反演方法，也包括新

2、型的多分量感應(yīng)測(cè)井儀器的實(shí)驗(yàn)研究。所涉及的正向建模方法不僅有三維建模的數(shù)值方法，也包括快速的一維解析方法和二維半解析半數(shù)值方法，三種方法各具優(yōu)缺點(diǎn)，在數(shù)值仿真分析中針對(duì)實(shí)際問題可以選擇性地使用。 本文首先推導(dǎo)了平面分層和柱面分層各向異性介質(zhì)中場(chǎng)的格林函數(shù)，并應(yīng)用于一維分層地層中感應(yīng)測(cè)井響應(yīng)的建模。其優(yōu)點(diǎn)是求解速度快、精度高，能用于任意方向的激勵(lì)，特別能用于各向異性的傾斜地層。另外，還介紹了用于二維非均勻介質(zhì)中感應(yīng)和電磁波傳播測(cè)井

3、響應(yīng)計(jì)算的數(shù)值模式匹配法。 針對(duì)復(fù)雜的三維模型，本文研究了兩種數(shù)值方法，有限元法和體積分方程法。并結(jié)合電磁測(cè)井問題的特點(diǎn)在建模過程中進(jìn)行了一定的創(chuàng)新，從而能節(jié)省未知量，提高求解速度。在三維的有限元建模中采用了混合階的基函數(shù)并結(jié)合了線性方程的快速求解方法，一次的方程求解能得到多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的值。在三維電磁測(cè)井問題的積分方程求解上提出了一種快速有效的求解方法。 在上述工作的基礎(chǔ)上，分別對(duì)兩種具有代表性的隨鉆電磁波測(cè)井和多分量感應(yīng)

4、測(cè)井儀器進(jìn)行了建模分析，特別是對(duì)多分量感應(yīng)測(cè)井儀器的響應(yīng)特性進(jìn)行了全面的仿真分析，重點(diǎn)考查橫向線圈與軸向線圈受環(huán)境影響的區(qū)別和它們的探測(cè)特性，并給出了減小井眼和圍巖影響的相關(guān)方法。上述的分析對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的解析和新型感應(yīng)測(cè)井儀器的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有參考價(jià)值。 本文還對(duì)多分量感應(yīng)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的反演技術(shù)進(jìn)行了初步的研究，給出了基于解析解作為正向建模的快速反演方法。反演方法中引入了線性搜索來加快反演的收斂速度。 在結(jié)合上述理論分析的基礎(chǔ)上對(duì)